Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und -schweißen Prozessführung und Systemtechnik in der 3D-Laserstrahlbearbeitung von Blechformteilen



Datum: 31.12.1991


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. H.Hügel, Universität Stuttgart

Die Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und -schweißen ist eine innovative Technologie für die Herstellung von formschlüssigen Verbindungen hoher Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Zwei zu verschweißende Blechformteile werden zunächst durch Laserstrahlschneiden auf Fügemaß abgelängt. Beim anschließenden Verschweißen im Stumpfstoß wird durch Einsatz von Zusatzdraht eine fehlerfreie Schweißnaht mit gezielt herbeigeführter Nahtüberhöhung hergestellt. Diese dient als Modelliervolumen für die Nacharbeit. Beide Verfahrensschritte erfolgen in einer Aufspannung und in der gleichen Werkzeugmaschine. In technologischen Untersuchungen wurde eine Wissensbasis erarbeitet, die die Umsetzung der Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und -schweißen für industrielle Anwendungen unterstützt. Erste Teilergebnisse trugen dazu bei, dass das Verfahren bereits Anfang dieses Jahres in die Großserienfertigung von Automobi1karosserien integriert werden konnte. Verbindungsstellen im Sichtbereich der Karosserieaußenhaut, bislang von Werkern durch WIG-Schweißen gefügt, werden jetzt vollautomatisiert verschweißt. Formverbesserungs- und Schleifarbeiten zum Erzielen einer 1ackierfähigen Oberfläche sind erheblich reduziert. Neben dem rein wirtschaftlichen A s m stellt die Verfahrensfolge einen wichtigen Beitrag zur Humanisierung der Fertigung dar. Parallel zu den technologischen Arbeiten, die sich mit der optimierten Prozessführung der beiden Verfahrensschritte befassten, wurde die eingesetzte Systemtechnik untersucht. Aus den Ergebnissen konnten Konzepte für innovative Systemkomponenten abgeleitet und zumindest teilweise realisiert werden. Die Integration einer "Adaptiven Optik" in die Strahlführung erlaubt die prozessoptimierende Fokussierung des Laserstrahls unabhängig von Störgrößen wie der Alterung des Auskoppelfensters der Strahlquelle, thermischen Linseneffekten oder sich ändernder Strahlweglängen durch ein bewegtes Strahlführungssystem. Die "Einelement-Thermoelementsensorik" soll in Verbindung mit einem "automatisierten Strahljustagesystem" eine Unterstützung bei Inbetriebnahme und Wartung der Werkzeugmaschine aber auch zur Inprozess-Qualitätssicherung geben.